3D image-based dosimetry for Yttrium-90 radioembolization of hepatocellular carcinoma: Impact of imaging method on absorbed dose estimates

Brosch-Lenz, Julia; Gosewisch, Astrid; Kaiser, Lena; Seidensticker, Max; Ricke, Jens; Zellmer, Johannes; Bartenstein, Peter; Ziegler, Sibylle; Ilhan, Harun; Todica, Andrei; Böning, Guido

doi:10.1016/j.ejmp.2020.11.016

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“…We evaluated two approaches for target delineation in SIRT. In the first approach, threshold-based contours were automatically delineated on functional images with a fixed 10% threshold chosen to be a reasonable representation of the liver arterial perfusion in SIRT [ 21 , 36 ]. This approach is supposed to inform us if a simplistic threshold-based delineation leads to similar predictive values to a complete “state-of-the-art” clinical workflow.…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

“…Even with a relative calibration method, PET quantification from small activities usually administered with resin microspheres is challenging and should require a dedicated optimization of the PET reconstruction parameters, as exposed above. Controversial results have been reported in the literature depending on the type of image studied and the method used to assess the correlation between pre- and post-treatment dose metrics [ 10 , 15 , 36 , 40 , 41 ]. Apart from the technical gesture that has to be strictly identical, technical discrepancies (different kind of particles, injection flow) between the two procedures should explain the large variation of results reported [ 17 ] and harmonization of both images (SPECT and PET) should increase their similarity in the context of SIRT [ 19 , 42 ].…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

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Impact of contouring methods on pre-treatment and post-treatment dosimetry for the prediction of tumor control and survival in HCC patients treated with selective internal radiation therapy

et al. 2021

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Introduction The aim of this study was to evaluate the impact of the contouring methods on dose metrics and their predictive value on tumor control and survival, in both situations of pre-treatment and post-treatment dosimetry, for patients with advanced HCC treated with SIRT. Methods Forty-eight patients who underwent SIRT between 2012 and 2020 were retrospectively included in this study. Target volumes were delineated using two methods: MRI-based contours manually drawn by a radiologist and then registered on SPECT/CT and PET/CT via deformable registration (Pre-CMRI and Post-CMRI), 99mTc-MAA-SPECT and 90Y-microspheres-PET 10% threshold contouring (Pre-CSPECT and Post-CPET). The mean absorbed dose (Dm) and the minimal absorbed dose delivered to 70% of the tumor volume (D70) were evaluated with both contouring methods; the tumor-to-normal liver uptake ratio (TNR) was evaluated with MRI-based contours only. Tumor response was assessed using the mRECIST criteria on the follow-up MRIs. Results No significant differences were found for Dm and TNR between pre- and post-treatment. TNR evaluated with radiologic contours (Pre-CMRI and Post-CMRI) were predictive of tumor control at 6 months on pre- and post-treatment dosimetry (OR 5.9 and 7.1, respectively; p = 0.02 and 0.01). All dose metrics determined with both methods were predictive of overall survival (OS) on pre-treatment dosimetry, but only Dm with MRI-based contours was predictive of OS on post-treatment images with a median of 23 months for patients with a supramedian Dm versus 14 months for the others (p = 0.04). Conclusion In advanced HCC treated with SIRT, Dm and TNR determined with radiologic contours were predictive of tumor control and OS. This study shows that a rigorous clinical workflow (radiologic contours + registration on scintigraphic images) is feasible and should be prospectively considered for improving therapeutic strategy.

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Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

Impact of contouring methods on pre-treatment and post-treatment dosimetry for the prediction of tumor control and survival in HCC patients treated with selective internal radiation therapy

et al. 2021

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“…Son varios los autores que utilizan un factor de calibración relativo calculado a partir de las imágenes clínicas de los propios pacientes [54,[94][95][96]104], asumiendo que la biodistribución de los 99m Tc-MAA es idéntica a la de las 90 Y-microesferas. Mientras que otros estudios proponen el uso de factores de calibración absoluto calculado en base a la sensibilidad del tomógrafo SPECT [60,[105][106][107][108][109][110]. Dicha sensibilidad se determina a partir de imágenes de maniquíes, pero los diseños experimentales también varían de unos trabajos a otros, incluyendo imágenes gammagráficas estáticas de fuentes puntuales en aire [105,106] o de fuentes planas (tipo placa Petri) [109,110]; o imágenes SPECT-CT de maniquís cilíndricos [60,61,105,108].Si la técnica de calibración se basa en imágenes clínicas, es obvio que la segmentación de los VOIs juega de nuevo un papel fundamental, ya que la calibración se puede basar en analizar el tejido hepático completo [54,96,104] o la región abdominal o incluso en el FOV completo del SPECT [111].…”

Section: Problemática De La Dosimetría En La Planificación De Los Tra...unclassified

“…Mientras que otros estudios proponen el uso de factores de calibración absoluto calculado en base a la sensibilidad del tomógrafo SPECT [60,[105][106][107][108][109][110]. Dicha sensibilidad se determina a partir de imágenes de maniquíes, pero los diseños experimentales también varían de unos trabajos a otros, incluyendo imágenes gammagráficas estáticas de fuentes puntuales en aire [105,106] o de fuentes planas (tipo placa Petri) [109,110]; o imágenes SPECT-CT de maniquís cilíndricos [60,61,105,108].Si la técnica de calibración se basa en imágenes clínicas, es obvio que la segmentación de los VOIs juega de nuevo un papel fundamental, ya que la calibración se puede basar en analizar el tejido hepático completo [54,96,104] o la región abdominal o incluso en el FOV completo del SPECT [111]. En este contexto, la EANM publicó una guía en la que se detallan los datos que deben quedar documentados en los informes dosimétricos individualizados de los pacientes [34], en la que se especifica que debe quedar patente si se ha utilizado un factor de calibración absoluto (en base a imágenes experimentales) o relativo a paciente (en base a imágenes clínicas).…”

Section: Problemática De La Dosimetría En La Planificación De Los Tra...unclassified

“…Se escogió esta metodología debido a que el CT de la imagen 99m Tc-MAA SPECT-CT de simulación no permite delimitar el tejido tumoral de forma inequívoca en la mayoría de los casos. Esta forma de proceder es ampliamente utilizada en tratamientos de RE [83,92,95,96,108,114] y es el procedimiento habitual para la delineación de volúmenes cuando se utilizan imágenes diagnósticas de Medicina Nuclear (SPECT-CT o PET-CT) en la planificación de tratamientos de radioterapia.…”

Section: Segmentación De Los Volúmenesunclassified

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Optimización de la dosimetría en la planificación de los tratamientos de radioembolización hepática con microesferas de 90Y

Morán¹

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La radioembolización (RE) consiste en la administración por vía intraarterial hepática de microesferas marcadas con un isótopo radiactivo que emita radiación de corto alcance, que permita impartir dosis absorbidas elevadas en el tejido tumoral y limitar la dosis absorbida en el tejido sano. Su eficacia se basa en la vascularización característica del hígado y de los tumores hepáticos. El tejido hepático sano recibe su flujo sanguíneo a través de la vena porta, mientras que los tumores hepáticos se irrigan principalmente por la arteria hepática. El pequeño tamaño de las microesferas permite que lleguen hasta el tumor a través de la vasculatura hepática, quedando permanentemente implantadas dentro del sistema vascular tumoral e impidiendo su paso a la circulación venosa. La planificación de los tratamientos de RE, a partir de la imagen 99mTc-MAA SPECT-CT, es la única herramienta disponible que permite realizar una evaluación dosimétrica personalizada previa a la administración del tratamiento. El cálculo preciso de las dosis absorbidas favorece la optimización tanto de la selección de pacientes candidatos a RE como del proceso de planificación para maximizar su eficacia terapéutica y minimizar la toxicidad en tejido sano. Por tanto, una metodología dosimétrica optimizada y reproducible es no sólo importante, sino esencial. En la actualidad, prácticamente ninguno de los procesos que se engloban dentro de un procedimiento dosimétrico está completamente estandarizado. En este contexto, surge un gran interés en abordar la comparación de diferentes técnicas en una única serie de pacientes, que facilite la estandarización del uso de las mismas. El objetivo de este estudio de investigación es optimizar y estandarizar el procedimiento dosimétrico en la planificación de los tratamientos de RE hepática con 90Y-microesferas, cuantificando la repercusión de cada variante metodológica en la dosis absorbida ycaracterizando su impacto clínico. Se consideraron cuatro modelos dosimétricos diferentes, dos métodos multicompartimentales, el método de partición y el modelo de partición multitumor planteado como novedad en este trabajo, y dos métodos de dosimetría a nivel de vóxel. Se compararon las dosis absorbidas, tanto en el tejido sano como en el tejido tumoral, resultantes de aplicar estos modelos dosimétricos sobre las imágenes pre-tratamiento. Del análisis de los resultados obtenidos, se desprende que llevar a cabo una segmentación completa de los compartimentos, a partir de los contornos del hígado, el volumen diana y cada una de las lesiones individuales que constituyen el conglomerado tumoral, contribuye a que los cálculos dosimétricos sean más precisos, lo que permite optimizar la selección de pacientes candidatos a RE y aporta información importante para decidir el mejor esquema terapéutico para el paciente. Además, las metodologías empleadas para determinar parámetros como el índice TN y el factor de calibración han demostrado tener un impacto importante en el cálculo de las dosis absorbidas resultantes. Así, el procedimiento empleado tiene un papel fundamental en la dosimetría de los tratamientos de RE, y es esencial establecer una única metodología para su cálculo. El nuevo modelo de partición multi-tumor es una herramienta fácil de implementar y podría ser de gran utilidad en aquellos centros en los que no es posible implementar métodos de dosimetría a nivel de vóxel, ya que aporta una mayor precisión que el modelo de partición estándar en el cálculo de la dosis absorbida en el tejido tumoral. Como resultado final de este trabajo se diseñó un algoritmo de recomendaciones, cuyo principal objetivo es contribuir a la estandarización de los métodos empleados en la dosimetría pre-tratamiento. Así, en función de las herramientas disponibles y de los datos recogidos de cada paciente, cada centro puede elegir la forma de proceder más adecuada para el cálculo de las dosis absorbidas.

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AAPM Medical Physics Practice Guideline 14.a: Yttrium‐90 microsphere radioembolization

Busse,

Al‐Ghazi,

Abi‐Jaoudeh

et al. 2023

J Applied Clin Med Phys

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Radioembolization using Yttrium‐90 (90Y) microspheres is widely used to treat primary and metastatic liver tumors. The present work provides minimum practice guidelines for establishing and supporting such a program. Medical physicists play a key role in patient and staff safety during these procedures. Products currently available are identified and their properties and suppliers summarized. Appropriateness for use is the domain of the treating physician. Patient work up starts with pre‐treatment imaging. First, a mapping study using Technetium‐99m (Tc‐99m) is carried out to quantify the lung shunt fraction (LSF) and to characterize the vascular supply of the liver. An MRI, CT, or a PET‐CT scan is used to obtain information on the tumor burden. The tumor volume, LSF, tumor histology, and other pertinent patient characteristics are used to decide the type and quantity of 90Y to be ordered. On the day of treatment, the appropriate dose is assayed using a dose calibrator with a calibration traceable to a national standard. In the treatment suite, the care team led by an interventional radiologist delivers the dose using real‐time image guidance. The treatment suite is posted as a radioactive area during the procedure and staff wear radiation dosimeters. The treatment room, patient, and staff are surveyed post‐procedure. The dose delivered to the patient is determined from the ratio of pre‐treatment and residual waste exposure rate measurements. Establishing such a treatment modality is a major undertaking requiring an institutional radioactive materials license amendment complying with appropriate federal and state radiation regulations and appropriate staff training commensurate with their respective role and function in the planning and delivery of the procedure. Training, documentation, and areas for potential failure modes are identified and guidance is provided to ameliorate them.

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3D image-based dosimetry for Yttrium-90 radioembolization of hepatocellular carcinoma: Impact of imaging method on absorbed dose estimates

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Impact of contouring methods on pre-treatment and post-treatment dosimetry for the prediction of tumor control and survival in HCC patients treated with selective internal radiation therapy

Impact of contouring methods on pre-treatment and post-treatment dosimetry for the prediction of tumor control and survival in HCC patients treated with selective internal radiation therapy

Optimización de la dosimetría en la planificación de los tratamientos de radioembolización hepática con microesferas de 90Y

AAPM Medical Physics Practice Guideline 14.a: Yttrium‐90 microsphere radioembolization

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